ES2209101T3 - Intercambiador de calor de placas, en especial refrigerador de aceite. - Google Patents
Intercambiador de calor de placas, en especial refrigerador de aceite.Info
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Abstract
SE DESCRIBE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE PLACAS, ESPECIALMENTE REFRIGERADOR DE ACEITE, CON MULTIPLES HENDIDURAS DE FLUJO (1) INSERTADAS UNAS EN OTRAS, FORMANDO CADA UNO DE SUS FONDOS (2) UNA PLACA DE INTERCAMBIO DE CALOR ENTRE DOS MEDIOS QUE INTERCAMBIAN CALOR, ASI COMO DISPOSITIVOS DE CONDUCCION HUNDIDOS A PARTIR DE DOS GRUPOS DE COSTILLAS (15) PARALELAS QUE SE CRUZAN ENTRE SI, CUYA ALTURA CORRESPONDE A LA MITAD DE LA DISTANCIA ENTRE FONDOS (2) OPUESTOS. PARA CONSEGUIR CONDICIONES CONSTRUCTIVAS VENTAJOSAS SE PROPONE QUE LOS FONDOS (2) DE LAS HENDIDURAS DE FLUJO (1) PRESENTAN SOLAMENTE UN GRUPO DE COSTILLAS (15) PARALELAS Y QUE LOS GRUPOS DE COSTILLAS (15) PARALELAS ENTRECRUZADOS DE PLACAS DE INTERCAMBIO DE CALOR INMEDIATAMENTE PROXIMAS SE PREVEAN BIEN SOBRE LOS LADOS ORIENTADOS O SOBRE LOS LADOS NO ORIENTADOS ENTRE SI DE LAS PLACAS DE INTERCAMBIO DE CALOR Y QUE SOBRESALGAN EXCLUSIVAMENTE EN EL CAMINO DE FLUJO DE UNO DE LOS MEDIOS.
Description
Intercambiador de calor de placas, en especial
refrigerador de aceite.
La invención se refiere a un intercambiador de
calor de placas, en especial refrigerador de aceite, con varias
bandejas de circulación encajadas unas en otras, cuyos fondos
dispuestos unos sobre otros a la misma distancia forman,
respectivamente, una placa de intercambio de calor entre dos medios
de intercambio de calor así como instalaciones conductoras embutidas
profundamente, a partir de dos rejas que se cruzan entre sí de
nervios paralelos, cuya altura se corresponde con la mitad de la
distancia mutua de los fondos.
En los intercambiadores de calor de placas
usuales a partir de varias bandejas de circulación encajadas unas
en otras, las bandejas de circulación forman en cada caso un
recorrido de circulación limitado por el fondo de la bandeja de
circulación que se conecta, de tal manera que, con una alimentación
variable de las bandejas de circulación consecutivas con los dos
medios de intercambio de calor, los fondos de bandeja forman placas
de intercambio de calor. La alimentación y derivación de los medios
se produce con ello a través de los fondos de bandeja, que presentan
suplementos embutidos en profundidad con aberturas de paso
correspondientes. La disposición se ha elegido con ello de tal
manera, que estos suplementos atraviesan de forma estanca a los
líquidos, alternativamente, los recorridos de circulación formados
entre los fondos de bandeja, para poder asegurar la alimentación
alternativa de estos recorridos de circulación con los dos medios
de intercambio de calor. Para que se garantice dentro de las
bandejas de circulación individuales una división de corriente
ventajosa entre las alimentaciones y evacuaciones de medios, a
través de los suplementos embutidos profundamente, se introducen
chapas de turbulencia en las bandejas de circulación individuales.
Estas chapas de turbulencia forman, a partir del plano de chapa,
bridas curvadas de forma ondulada y limitadas mediante ranuras
paralelas, que producen pasos de circulación correspondientes
transversalmente a las filas de bridas individuales, de tal manera
que una chapa de turbulencia, por la que se existe una circulación
en la dirección de las filas de bridas, produce una distribución
transversal correspondiente del medio de circulación, si bien con un
aumento considerable de la resistencia a la corriente en la
dirección de las filas de bridas. Para reducir la mayor complejidad
a causa de la aplicación de chapas de turbulencia específicas, es
conocido (DE 195 19 312 A1) dotar los fondos de las bandejas de
circulación de nervaduras embutidas profundamente, que forman una
instalación conductora, distribuida por la base inferior de las
bandejas de circulación, para el medio que circula por la bandeja
de circulación respectiva y que, como consecuencia de estas
nervaduras conductoras que sustituyen una chapa de turbulencia,
también es arremolinado, aunque sólo de forma insuficiente. A causa
de las limitadas características de embutición profunda del
aluminio de alta resistencia, que se utiliza en especial para
refrigeradores de aceite en la construcción de automóviles, las
bandejas de circulación previstas para la conducción de agua se
ejecutan con una profundidad correspondientemente menor que la de
las bandejas de circulación que acogen el aceite, que están dotados
de chapas de turbulencia usuales. Sin embargo, la menor sección
transversal de corriente de las bandejas de circulación para el agua
refrigerante, con respecto a las bandejas de circulación para la
conducción de aceite, debe verse como un inconveniente.
Aparte de esto se conoce (documento WO 93/00563
A1) dotar los fondos de las bandejas de circulación de
instalaciones conductoras embutidas profundamente, a partir de dos
rejas que se cruzan entre sí de nervios paralelos, para por un lado
elevarlos y, por otro lado, aumentar la resistencia a la corriente
para los dos medios de intercambio de calor, separados entre sí
mediante el fondo de bandeja. Con este fin los fondos de las
bandejas de circulación presentan, respectivamente, dos rejas que
se cruzan entre sí de nervios paralelos, que sobresalen según las
rejas por lados opuestos sobre el fondo de bandeja, y precisamente
en la mitad de la distancia mutua de los fondos de bandeja. La
disposición se ha elegido con ello de tal manera, que los nervios
paralelos que sobresalen mutuamente por parejas entre dos fondos de
bandeja adyacentes, hacen contacto mutuo a lo largo de sus lomos, de
tal forma que estos nervios que sobresalen mutuamente por parejas
forman entre los fondos de bandeja adyacentes paredes de separación
que, para la entrada del medio, sólo están interrumpidas en la
región de cruce por los nervios que discurren transversalmente a la
misma y sobresalen por el otro lado del fondo. Por este motivo se
producen sobre todo canales de corriente entre los nervios que
forman las paredes de separación, lo que, actuando conjuntamente con
las limitadas entradas de corriente a través de estas paredes de
separación, crea condiciones de corriente desfavorables y,
precisamente, en la región de corriente de los dos medios. Aparte de
esto se produce una forma del suelo complicada, ya que las regiones
del suelo entre las rejas de nervios que se cruzan entre sí están
además conformadas a una distancia diferente del plano del fondo y
están dotadas de acanaladuras, lo que impone elevados requisitos al
comportamiento de embutición profunda del material de las bandejas
de circulación.
Por último se conoce (documento GB 867 869 A)
prever un intercambiador de calor de placas con bandejas de
circulación encajadas unas en otras, cuyos fondos presentan en cada
caso una reja de nervios paralelos. La disposición se ha elegido con
ello de tal forma, que los nervios de bandejas de circulación
adyacentes se cruzan entre sí, para distribuir de forma
correspondiente el medio conducido entre cada dos fondos sobre la
superficie del fondo. Para la disposición de las bandejas se
proponen dos posibilidades. Mientras que según la primera
posibilidad las rejas que se cruzan entre sí de nervios paralelos
están previstas en los lados vueltos unos hacia otros de las placas
del intercambiador de calor, según la otra posibilidad los nervios
se elevan respectivamente desde el fondo de bandeja hacia el fondo
de bandeja situado encima. Esto significa en el primer caso que,
aunque la altura de los nervios puede corresponderse con la mitad
de la distancia mutua de los fondos, las bandejas de circulación no
pueden encajarse entre sí a una distancia uniforme entre ellas, ya
que sobre el fondo de una de las bandejas de circulación dispuestas
por parejas, que forman nervios que sobresalen unos de otros, debe
colocarse otra pareja de bandejas de este tipo por el lado del
fondo, lo que supone el inconveniente de fondos de bandeja situados
unos sobre otros según cada pareja de bandejas de circulación. Este
inconveniente se elimina en la configuración de nervios
exclusivamente en un lado del fondo de bandeja, aunque entonces los
nervios tienen que presentar una altura correspondiente a la
distancia mutua del fondo, lo que presupone un comportamiento de
embutición profunda especial del material de las bandejas de
circulación. Con independencia de la disposición respectiva de las
bandejas de circulación, se busca mediante las rejas de nervios que
se cruzan entre sí una instalación conductora para los dos medios
de intercambio de calor.
De este modo, la invención se ha impuesto la
misión de configurar un intercambio de calor de placas, en especial
un refrigerador de aceite, de la clase descrita al comienzo, de tal
modo que para uno de los dos medios de intercambio de calor la
distribución de corriente en las bandejas de circulación esté
forzada por chapas de turbulencia, mientras que para el otro medio
se garantice, de forma ventajosa, mediante las instalaciones
conductoras embutidas profundamente de los fondos de bandeja.
La invención resuelve la misión impuesta por
medio de que los fondos de las bandejas de circulación presenten,
respectivamente, tan solo una reja de nervios paralelos y de que las
rejas que se cruzan entre sí de nervios paralelos, de placas de
intercambiadores de calor directamente adyacentes, estén previstas
en los lados vueltos unos hacia otros o en los lados alejados unos
de otros de las placas de intercambio de calor y sobresalgan,
exclusivamente, en los recorridos de circulación para uno de los
dos medios.
Debido a que como consecuencia de estas medidas
unas bandejas de circulación presentan una reja de nervios
paralelos, que sobresalen en el recorrido de circulación de estas
bandejas de circulación, mientras que las otras bandejas de
circulación forman nervios que discurren por el lado del fondo de
bandeja alejado de la bandeja, mediante un encaje mutuo alternado de
estas diferentes bandejas de circulación, en la región del
recorrido de circulación de cada segunda bandeja de circulación, se
obtiene una instalación conductora eficaz para el medio que circula
por esta bandeja a partir de rejas que se cruzan entre sí de
nervios paralelos, que hacen contacto mutuo exclusivamente en la
región de los puntos de cruce y que, a causa de la estructura de
rejilla que se obtiene por medio de esto, se ocupan de una
turbulencia ventajosa del medio que circula entre ellas, si
aumentar excesivamente la resistencia a la corriente, ya que los
nervios, con excepción de las regiones de cruce, bloquean solamente
la mitad de la altura de las bandejas de circulación. Debido a que
la altura de los nervios se corresponde solamente con la mitad de la
distancia mutua de los fondos de bandejas de circulación encajadas
directamente unas en otras, y los nervios solo sobresalen en un
lado del fondo por lo demás plano, pueden imponerse requisitos
considerablemente menores a las características de embutición
profunda del material de las bandejas, lo que permite el uso incluso
de aleaciones de aluminio de gran resistencia para fabricar estos
intercambiadores de calor, en especial si también los suplementos
embutidos profundamente para guiar los medios sobresalen, por
parejas unos de otros, entre las bandejas de circulación
individuales, en la región de las bandejas de circulación encajadas
directamente unas en otras, y presentan una altura correspondiente
a los nervios.
Para obtener una distribución y un fluidificado
especialmente uniformes de uno de los medios con ayuda de la
instalación conductora, las dos rejas de nervios paralelos pueden
cruzarse entre sí con un ángulo de 90º, como es conocido por sí
mismo.
En el dibujo se ha representado el objeto de la
invención a modo de ejemplo. Aquí muestran
la figura 1 un intercambiador de calor de placas
conforme a la invención, en una vista en planta sobre una bandeja
de circulación,
la figura 2 este intercambiador de calor en un
corte según la línea II-II de la figura 1, a escala
aumentada, y
la figura 3 un corte a través de la línea
III-III de la figura 1, a través de dos bandejas de
circulación encajadas unas en otras, igualmente a escala
aumentada.
Como muestra el ejemplo de ejecución
representado, el intercambiador de calor está estructurado a partir
de bandejas de circulación 1 individuales, encajadas unas en otras,
que se forman en cada caso a partir de un fondo 2 con un borde
periférico 3 elevado, que se solapa, con un ensanchamiento 4, con el
borde 3 del fondo 2 de la bandeja de circulación 1 respectivamente
adyacente. Estos fondos de bandeja 2 presentan aberturas de paso 5
y 6 subordinadas entre sí por parejas para los medios de
intercambio de calor, por ejemplo aceite y agua. La disposición se
ha elegido con ello de tal manera, que las aberturas de paso 5 y 6
están situadas en la región de suplementos 7 embutidos
profundamente, cuya altura se corresponde con la mitad de la altura
a entre los fondos de bandeja 2 adyacentes. Debido a que las
aberturas de paso 5 y 6 son menores que los fondos de estos
suplementos 7 se obtiene, entre los fondos de los suplementos 7 que
sobresalen unos de otros de placas de intercambiador de calor 2
adyacentes, una base de asiento plana que apoya la unión estanca de
los suplementos 7, alrededor del borde de abertura respectivo. Como
puede deducirse de la figura 2, los suplementos 7 se han previsto en
la región de aberturas de paso 5 y 6 alineadas, de forma alternada
en lados de placas opuestos, de tal manera que se produce sobre los
suplementos 7, en cada caso, un paso estanco a los líquidos a
través de cada segunda bandeja de circulación 1. Adicionalmente los
suplementos 7 tienen que estar situados, para el paso de uno de los
medios con relación a los suplementos 7 para el paso del otro medio,
en lados de placas enfrentados.
Si por ejemplo el aceite a refrigerar se conduce
a través de las aberturas de paso 5 y el agua que absorbe el calor
del aceite a través de las aberturas de paso 6, circulando el
aceite por las bandejas de circulación 1, respectivamente entre la
alimentación 8 y la salida 9 y el agua, en contracorriente, entre la
alimentación 10 y la salida 11, se produce para el aceite una
corriente indicada mediante las flechas 12 y para el agua una
corriente indicada mediante las flechas 13 en la figura 2, que en
cuanto a su distribución sobre las placas del intercambiador de
calor depende de la disposición de instalaciones conductoras
correspondientes en las bandejas de circulación 1 individuales.
Mientras que para la corriente de aceite se utilizan chapas de
turbulencia 14 usuales, la instalación conductora está formada, en
las bandejas de circulación 1 intercaladas, mediante nervios 15
embutidos profundamente en los fondos de bandeja 2. La disposición
se ha elegido con ello de tal manera, que los nervios paralelos 15
de una de las bandejas circulación 1 cruzan la reja de los nervios
igualmente paralelos 15, de la bandeja de circulación directamente a
continuación, con preferencia con un ángulo de 90º, como puede
deducirse de la figura 1. Debido a que los nervios 15 sobresalen
respectivamente en el recorrido de circulación para el agua
refrigerante y presentan una altura h, que se corresponde con la
mitad de la distancia a de los fondos de bandejas 2, los nervios 15
que sobresalen unos de otros están situados unos junto a otros en la
región de los puntos de cruce. Esto supone con relación al
recorrido continuo de los nervios entre los puntos de cruce, un
fluidificado ventajoso del agua refrigerante, lo que claramente no
necesita de ninguna explicación en detalle. Mediante los nervios 15
se aumenta además la superficie de la placa del intercambiador de
calor, de tal manera que en total pueden garantizarse condiciones
ventajosas de intercambio de calor.
La invención no está limitada, como es natural,
al ejemplo de ejecución representado. De esta forma incluso el
aceite a refrigerar podría conducirse a través de las bandejas de
circulación 1, con la instalación conductora formada por las rejas
de nervios que se cruzan entre sí. Además la configuración
constructiva de las bandejas conductoras 1 es en gran parte libre,
ya que se trata exclusivamente de dotar los fondos de bandeja 2 de
rejas de nervios paralelas, que sobresalgan alternativamente por
lados opuestos de los fondos de bandeja 2, para obtener, dentro de
cada segunda bandeja de circulación 1, una instalación conductora
correspondiente para el medio que circula por esta bandeja de
circulación 1.
Claims (2)
1. Intercambiador de calor de placas, en especial
refrigerador de aceite, con varias bandejas de circulación (1)
encajadas unas en otras, cuyos fondos (2) dispuestos unos sobre
otros a la misma distancia forman, respectivamente, una placa de
intercambio de calor entre dos medios de intercambio de calor así
como instalaciones conductoras embutidas profundamente, a partir de
dos rejas que se cruzan entre sí de nervios (15) paralelos, cuya
altura (h) se corresponde con la mitad de la distancia (a) mutua de
los fondos (2), caracterizado porque los fondos (2) de las bandejas
de circulación (1) presentan, respectivamente, tan solo una reja de
nervios (15) paralelos y porque las rejas que se cruzan entre sí de
nervios (15) paralelos, de placas de intercambiadores de calor
directamente adyacentes, están previstas en los lados vueltos unos
hacia otros o en los lados alejados unos de otros de las placas de
intercambio de calor y sobresalen, exclusivamente, en los
recorridos de circulación para uno de los dos medios.
2. Intercambiador de calor de placas según la
reivindicación 1, caracterizado porque las dos rejas de nervios
(15) paralelos se cruzan entre sí con un ángulo de 90º.
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